JP6536101B2 - 車両用灯具 - Google Patents

Description

本発明は、車両用灯具に関する。

従来、前面レンズとハウジングとにより形成される灯室内において、ヒートシンクをハウジングに固定する構造として、灯室内に配置されている第一のヒートシンクに設けられた放熱フィンの後方部分を、背面カバーを挟んで灯室外部にある第二のヒートシンクにネジ留め固定する車両用灯具が開示されている（特許文献１）。

このような灯具の場合、第一のヒートシンクと第二のヒートシンクを背面カバーを挟み込んで固定する。第一のヒートシンクと第二のヒートシンクを精度よく固定するためにはそれぞれの位置を合わせる必要があり、高い位置精度が必要となっていた。
また、ヒートシンクなどの放熱部材同士を背面カバーを挟んで固定することで、放熱効果は得られるものの、熱の影響によりそれぞれの部材が膨張や収縮などの変形が起こり位置ずれが発生することで配光性能の低下につながる恐れもあった。
さらに、灯室内にある第一のヒートシンクの後端に設けられた放熱フィンと、灯室外の第二のヒートシンクが後方側からネジ留め固定されるため、背面カバーと第一のヒートシンクの間に空間を設けることができず、灯室内の対流による放熱効果が妨げられるとともに、灯具ユニットの光軸調整のための隙間を設けることも困難であった。

特開２００７−２２０６１９号公報

本発明は、上記のような課題に鑑みなされたものであり、ＬＥＤを光源とする灯具ユニットを車両用灯具のハウジングに固定する際に、ヒートシンクを直接ハウジングに固定しつつ、灯具ユニットを灯室内に少ないスペースで設置可能とした車両用灯具を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明は以下の構成によって把握される。
（１）アウターレンズとハウジングからなる灯室内に設けられる車両用灯具において、光を照射する光源と、前記光源からの光を車両前方側に照射する光学部材と、前記光源および前記光学部材を載置する載置面（ベース部）と、前記載置面の後方に車両後方側に延びる複数の放熱フィンとを有するヒートシンクと、を備え、前記複数の放熱フィンのうちヒートシンクの端に位置する放熱フィンには前記ヒートシンクを前記ハウジングに取り付けるハウジング取付部が設けられていて、前記ハウジング取付部の一方が前記放熱フィンの先端側に設けられており、他方が前記放熱フィンの前記載置面側に設けられている、ことを特徴とする車両用灯具。

（２）上記（１）の構成において、前記光源は出射光軸が車両前方または車両側方を向くように前記載置面の光源搭載部に搭載されており、前記載置面は前記光源の出射光軸と直交するように設けられており、前記複数の放熱フィンは前記載置面の裏面側に車幅方向に並んで形成されている、ことを特徴とする請求項１に記載の車両用灯具。

（３）上記（２）の構成において、（前記光源は出射光軸が車両側方を向くように前記載置面の光源搭載部に搭載されており、前記載置面は前記光源の出射光軸と直交するように設けられており、）前記ハウジング取付部は、車両外側においては前記放熱フィンの載置面側に形成され、車両内側においては前記放熱フィンの前記先端側に形成される、ことを特徴とする請求項２に記載の車両用灯具。

（４）上記（２）の構成において、前記光源は出射光軸が車両前方を向くように前記載置面の光源搭載部に搭載されており、前記載置面は前記光源の出射光軸と直交するように設けられており、前記ハウジング取付部は、車両内側においては前記放熱フィンの載置面側に形成され、車両外側においては前記放熱フィンの前記先端側に形成される、ことを特徴とする請求項２に記載の車両用灯具。

（５）上記（３）または（４）の構成において、前記ヒートシンクの前記載置面の前記光源搭載部よりも外側部分には、前記光学部材が取り付けられる脚部搭載部が設けられており、前記光源搭載部と前記脚部搭載部の間に前記複数の放熱フィン側へ凹んだ溝部が形成されている、ことを特徴とする請求項３または請求項４に記載の車両用灯具。

本発明によれば、ＬＥＤを光源とする灯具ユニットを車両用灯具のハウジングに固定する際に、ヒートシンクを外部に設置することなく、灯室内に少ないスペースで設置可能であって、ヒートシンクの放熱効果を向上させることを可能とした車両用灯具を提供することができる。

本発明の実施形態に係る車両用灯具の斜視図である。 図１の車両用灯具の灯具ユニットを示す斜視図である。 図２の灯具ユニットの分解斜視図である。 （ａ）は灯具ユニットのヒートシンクの正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ矢視断面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ矢視断面図、（ｄ）は（ａ）のＣ−Ｃ矢視断面図である。 図４（ａ）に記載のＤ−Ｄ矢視断面図である。 本発明の灯具ユニットをハウジングに取り付ける際の斜視図である。

以下、本発明を実施するための形態(以下、「実施形態」という)を、添付図面に基づいて詳細に説明する。
なお、この明細書において、前、後、上、下、左、右は、車両用灯具を車両に搭載した際の車両に乗車する運転者から見た方向を示す。また、実施形態の説明の全体を通じて同じ要素には同じ番号を付している。

図１に示すように、本実施形態の車両用灯具は、車両１０２の前方側に配置される車両用灯具１０１Ｒ，１０１Ｌであり、以下の説明では、特に断りがない限り、車両用灯具の説明は、右側の車両用灯具１０１Ｒについて説明する。
図２は、車両用灯具１０１Ｒ内に配置される灯具ユニット１を示しているものであり、この灯具ユニットは、図示は省略するが、車両前方側に開口したランプハウジング５とランプハウジング５の開口を塞ぐように取り付けられるアウタレンズとで形成される灯室内に配置される。

図３は、灯具ユニット１の分解斜視図である。図３に示される通り、灯具ユニット１は、半導体型光源１２と、半導体型光源１２の前方側に配置されるレンズ３０と、半導体型光源１２とレンズ３０との間に配置されるシェード２０と、半導体型光源１２、レンズ３０及びシェード２０が配置されるヒートシンク１０とを主に備えている。

（半導体型光源）
半導体型光源１２は、図３に示すように、基板１２ｂ上に発光チップ１２ａが実装された、例えばＬＥＤ、ＥＬ（有機ＥＬ）等の自発光半導体型光源である。なお、発光チップ１２ａは封止樹脂で封止してパッケージ化されていてもよい。また、基板１２ｂに電流を供給するコネクタが取り付けられている。そして、基板１２ｂは、ヒートシンク１０の光源搭載部１１１に設けられる光源取付構造１１２に取付けられる。

発光チップ１２ａは、例えば複数個の正方形のチップを水平方向に配列して、
なお、チップは正方形に限定されるものではなく、長方形であってもよく、また、用いるチップの数も複数個に限られず１個であってもよい。

（レンズ）
レンズ３０は、レンズ部３１及び脚部３２ａ、３２ｂからなる。レンズ部３１は半導体型光源１２からの光を所定の配光パターンとして照射する入射面と出射面から形成されている。図３に示すように、レンズ部３１の車両幅方向の端部にヒートシンク１０に取付けるための一対の取付用の脚部３２ａ，３２ｂが形成されており、それら脚部３２ａ，３２ｂの端部には、ヒートシンク１０の脚部搭載部１１３ａ，１１３ｂに設けられる固定部１１ａ，１１ｂに取付けるために用いられる２つの貫通孔が設けられた取付構造３３ａ，３３ｂが形成されている。
レンズ３０には、例えば、アクリル系樹脂やポリカーボネート系樹脂などの光透過性材料を好適に用いることができる。

（シェード）
シェード２０は、図３に示すように、半導体型光源１２とレンズ３０との間に配置され、半導体型光源１２からの光がレンズ部３１に照射されるように開口２２を有し、この開口２２を通った光がレンズ部３１に入射する。一方、この開口２２の周縁に照射される光は、シェード２２によってレンズ部３１へ入射しないよう遮光され、対向車などへのグレア光になる恐れがある光が抑制される。

シェード２０もレンズ３０と同様に車両幅方向の端部にヒートシンク１０に取付けるため一対の取付部２１ａ，２１ｂが形成されており、その取付部２１ａ，２１ｂには、それぞれ、ヒートシンク１０の脚部搭載部１１３ａ，１１３ｂに設けられる固定部１１ａ，１１ｂに取付けるために用いられる２つの貫通孔が設けられている。シェード２０の取付部２１ａ,２１ｂはレンズ３０の脚部３２ａ，３２ｂとヒートシンク１０の脚部搭載部１１３ａ,１１３ｂに挟み込まれて固定される。

シェード２０もレンズ３０と同様に、例えば、アクリル系樹脂やポリカーボネート系樹脂など材料を好適に用いることができるが、光を遮光する必要があるので着色等が施されている。なお、シェード２０は、樹脂に限定されるものではなく、金属などであってもよい。
なお、シェード２０は必ずしも設ける必要はなく、したがって、シェード２０を設けていない灯具ユニット１の場合もある。

（ヒートシンク）
ヒートシンク１０は、熱伝導性の高い金属部材や樹脂部材などからなり、本実施形態では、アルミダイガスト製からなる。
図３に示すように、半導体型光源１２、レンズ３０及びシェード２０を載置するための載置面１１０が車両前方側に向くように設けられ、その載置面１１０の裏面（車両後方側）には、車両幅方向に並ぶ複数の放熱フィン１１４が、車両後方側に延びるように形成されている。載置面１１０は車両前方側であれば、車両側方側に傾斜するように設けられても良い。

また、載置面１１０には、中央部に光源搭載部１１１が設けられ、その光源搭載部１１１を挟んで両側に光源搭載部１１１と略面一の一対の脚部搭載部１１３ａ，１１３ｂが設けられている。
図３に示すように、光源搭載部１１１と脚部搭載部１１３ａ，１１３ｂとの間には、光源搭載部１１１と脚部搭載部１１３ａ，１１３ｂとが離間するように、車両上下方向に延びる一対の溝１１６ａ，１１６ｂが設けられている。溝１１６ａ，１１６ｂは、複数の放熱フィン１１４側に凹んだ形状を有する。

図４を参照しながら、ヒートシンク１０の構造について、より詳細に説明する。
図４（ａ）は、灯具ユニット１からレンズ３０とシェード２０を省いたヒートシンク１０の正面図であり、図４（ａ）のＡ−Ａ線断面図を図４（ｂ）に示している。

図４（ｂ）を見るとわかるとおり、溝１１６ａ，１１６ｂの部分には、車両後方側（紙面の下側）に延びる放熱フィン１１４の中間に架橋部１１５ａ，１１５ｂが設けられており、この架橋部１１５ａ，１１５ｂによって、光源搭載部１１１と脚部搭載部１１３ａ，１１３ｂとは、溝１１６ａ，１１６ｂで離間した状態を保ちながら繋がった状態になっている。

また、本実施形態では、脚部搭載部１１３ａ，１１３ｂに応力がかかったときに、この離間距離が変るような変形が起きないように、図３に示すように、一対の補強板部１１７ａ，１１７ｂが溝１１６ａ，１１６ｂを挟む光源搭載部１１１側の放熱フィン１１４と脚部搭載部１１３ａ，１１３ｂ側の放熱フィン１１４との間を渡すように設けられている。

図４（ｃ）は、図４（ａ）のＢ−Ｂ線断面図を示したものであり、図４（ｄ）は、図４（ａ）のＣ−Ｃ線断面図を示したものである。
図４（ｃ）、（ｄ）は、どちらも紙面右側が車両後方側で、左側が車両前方側になっている。

図４（ｃ）、（ｄ）に示されるように、補強板部１１７ａ，１１７ｂは、架橋部１１５ａ，１１５ｂから車両後方側に設けられるようにしている。
また、図３に示されるように、補強板部１１７ａ，１１７ｂは、放熱フィン１１４の車両上方側の端部間を渡すように設けられている。なお、補強板部１１７ａ，１１７ｂは、放熱フィン１１４の車両下方側の端部間を渡すように設けられていてもよい。

また、図３に示すように、本実施形態では、脚部搭載部１１３ａ，１１３ｂには、レンズ３０及びシェード２０を固定するために車両前方側に延びるピン構造とスクリュー用の螺旋溝が設けられた孔とからなる固定部１１ａ，１１ｂが設けられている。

図５（図４のＤ−Ｄ線断面図）および図６を参照しながら、側方照射用ランプ（例えばコーナリングランプ）について、ヒートシンク１０をハウジング５への取付構造について説明する。ヒートシンク１０の車幅方向外側であって半導体型光源１２の左右側の端に位置する放熱フィン１１４にハウジング取付部１１８ａ，１１８ｂが設けられる。

ハウジング取付部１１８ａは、車両内側に配置される放熱フィン１１４に上下二箇所に設けられており、車両外側に配置されるハウジング取付部１１８ｂは、車両外側の放熱フィン１１４の上側一箇所に設けられている。本実施例については、ハウジング取付部１１８ａ，１１８ｂは、車両内側が二箇所、車両外側が一箇所の配置で設けることを説明したが、この限りではない。

また、ハウジング取付部１１８ａは、放熱フィン１１４から延在する板状部材で繋ぎ合わされており、上下二箇所のハウジング取付部１１８ａの間には補強リブ１１９が形成されている。

車両内側に形成されたハウジング取付部１１８ａは、放熱フィン１１４の先端側であって光源搭載部１１１から離れた位置に形成されており、車両外側に形成されたハウジング取付部１１８ｂは、放熱フィン１１４の根本側であって光源搭載部１１１に近接した位置に形成されている。このため、側方照射用ランプを側方を向くように配置する場合、ハウジング５の表面に近い位置にハウジング取付部１１８ａ，１１８ｂを設定することが可能となる。

ハウジング５には、ヒートシンク１０のハウジング取付部１１８ａ，１１８ｂを取り付けるためのボス５１が設けられており、スクリュー５２によりヒートシンク１０のハウジング取付部１１８ａ，１１８ｂがハウジング５に車両前方側から取り付けられるようになっている。

ハウジング取付部１１８ａ，１１８ｂは、それぞれが車両前方方向を向いた面と、車両軸方向に伸びる貫通孔からなり、ヒートシンク１０をハウジング５に固定する際は車両前方方向からボス５１に対してスクリュー５２により組み付けられるようになっている。これにより、車両用灯具１０１Ｒが大きくスラントしており灯具ユニット１の載置面１１０が車両軸と傾斜していた場合においても、車両前方から容易に組み付け可能となるため、組み付け性に優れている。

本実施例においては、光源搭載部１１１は、半導体型光源１２が搭載される面が車両軸と交差するように傾斜して車両側方を向けて設けられている。そのような場合においても、ヒートシンク１０をハウジング５へ取り付ける際の取り付け方向が車両軸とほぼ同様の方向であるため、ヒートシンク１０を車両前方でありハウジング５の開口側から取り付けることが容易である。

また、ハウジング５には、ヒートシンク１０を取り付けた際に、ヒートシンク１０の放熱フィン１１４が収容され、ハウジング５とヒートシンク１０の間に空間を形成するための収容部５３が形成されている。

収容部５３は、載置面１１０の後方に伸びるように設けられた放熱フィン１１４を収容するものであり、水平断面においては複数並んだ放熱フィン１１４の先端部とハウジング５の収容部５３との間隔がほぼ等間隔となるように形成されている。このため、ヒートシンク１０をハウジング５に直接固定した場合においても、ヒートシンク１０とハウジング５の間に空間が形成され、灯室内の空気の対流によるヒートシンク１０の放熱効果を向上させることが可能となる。

灯具ユニット１の組み付け方法について説明を行う。まず、ヒートシンク１０の光源搭載部１１１の光源取付構造１１２に半導体型光源１２が取り付けられ、その後、ヒートシンク１０はハウジング取付部１１８ａ，１１８ｂに設けられた貫通孔を介して、ハウジング５のボス５１にスクリュー５２により車両前方側から固定される。

そして、シェード２０の取付部２１ａ，２１ｂ及びレンズ３０の取付構造３３ａ，３３ｂに設けられた上側の貫通孔に、ヒートシンク１０の固定部１１ａ，１１ｂの車両前方側に延びるピン構造を挿通させるとともに、シェード２０の取付部２１ａ，２１ｂ及びレンズ３０の取付構造３３ａ，３３ｂに設けられた下側の貫通孔を通してスクリュー４０ａ，４０ｂを、ヒートシンク１０の固定部１１ａ，１１ｂのスクリュー用の螺旋溝が設けられた孔に螺合させることで、シェード２０及びレンズ３０をヒートシンク１０の脚部搭載部１１３ａ，１１３ｂに共止めすることで、図２に示される灯具ユニット１が組立てられる。

（本実施形態の作用効果）
図２および図５に示されるように、灯具ユニット１のヒートシンク１０は複数の放熱フィン１１４の外側のフィンにハウジング取付部１１８ａ，１１８ｂが設けられている。
ヒートシンク１０をハウジング５に取り付けるとき、車両後方側に伸びた放熱フィン１１４のうち外側の端に位置する放熱フィン１１４にハウジング取付部１１８ａ，１１８ｂが設けられることにより、ヒートシンク１０を直接ハウジング５に取り付ける際に、ヒートシンク１０を外部に設置することなく、灯室内に少ないスペースで設置可能であり、放熱フィン１１４による放熱効果を低下させることなく設置可能である。このとき、ハウジング５に、ヒートシンク１０の放熱フィン１１４に合わせて後方にスペースを有し、ヒートシンク５を収容する収容部５３が設けられていた場合、ハウジング５とヒートシンク１０との空間を十分に保つことができ、ヒートシンク１０の放熱性能を落とすことなく、ハウジング５に取り付けることができる。

また、ヒートシンク１０の放熱フィン１１４は載置面１１０の裏面側に車幅方向に並んで形成されており、上下方向に伸びる面を有しているため、ハウジング取付部１１８ａ、１１８ｂを放熱フィン１１４の面上に設けることが容易となる。これにより、ハウジング５の形状に対してハウジング取付部１１８ａ、１１８ｂをヒートシンク１０の車幅方向外側の適した位置に設けることが可能となり、灯具ユニット１の設置自由度が向上する。また、図２および図３に示すように、放熱フィン１１４の面状にハウジング取付部１１８ａが設定されるため、ハウジング取付部１１８ａ，１１８ｂが上下に二箇所設けられているような場合は、それぞれの間をつなぐ補強リブ１１９を設けることも容易である。

灯具ユニット１がコーナリングランプなどの側方照射用の灯具であって、車両側方に向けて設置される場合、車両内側のハウジング取付部１１８ａを載置面１１０側に設けてしまうと、ハウジング５の内壁から離れた位置に取付部（例えばボス５１）を設定することとなり、ボス５１を灯具ユニット１の載置面１１０に近接する位置まで長く厚肉に設定する必要が出てしまう。これにより、ハウジング５にヒケ等の不良が発生してしまう恐れがあった。
そこで、図５に示すように、灯具ユニット１の車幅方向内側に設けられるハウジング取付部１１８ａは放熱フィン１１４の先端側に設置し、灯具ユニット１の車幅方向外側に設けられるハウジング取付部１１８ｂは放熱フィン１１４の載置面１１０側に設置する。これにより、コーナリングランプなどの側方照射用の灯具であって、半導体型光源１２および載置面１１０が側方に向けて傾斜した状態で取付られる場合であっても、車両用灯具１０１Ｌ，１０１Ｒの灯室内のスペースへの取り付けが容易である。

次に、灯具ユニット１が車両前方方向に向けて設置される場合、つまり半導体型光源１２および載置面１１０が車両軸と直交するように設置された灯具ユニット１について説明する。

灯具ユニット１が車両用前照灯１０１Ｒ，１０１Ｌがスラントした形状からなり、車両用前照灯１０１Ｒ，１０１Ｌの全体のうち車両幅方向内側に設置される場合、灯具ユニット１の車両内側においてはハウジング５の内壁が近接し、灯具ユニット１の車両外側においてはハウジング５の内壁が後ろ側に後退した位置に存在し、開放された状態となる。よって、灯具ユニット１のヒートシンク１０における車両内側の端に位置する放熱フィン１１４の載置面１１０側にハウジング取付部１１８ａが設けられており、車両外側の端に位置する放熱フィン１１４の先端側にハウジング取付部１１８ｂが設けられることにより、車両用灯具１０１Ｒ，１０１Ｌの灯室内へ大きく張り出すことなく取り付けることが容易である。

さらに、図２に示されるように、灯具ユニット１には、光源搭載部１１１と脚部搭載部１１３ａ，１１３ｂとの間が、車両上下方向に延びる溝１１６ａ，１１６ｂで離間するようにされている。
半導体型光源１２が発光すると、熱が発生し、図４（ｂ）に矢印で示すように、その熱は、光源搭載部１１１から脚部搭載部１１３ａ，１１３ｂへ、さらにはハウジング取付部１１８ａ、１１８ｂへと熱伝導する。
本実施例のようにこの溝１１６ａ，１１６ｂが設けられていると、図４（ｂ）に矢印で示すように、半導体型光源１２が発する熱は、架橋部１１５ａ，１１５ｂを通るように、大きく迂回して伝熱されることになる。

そして、この溝１１６ａ，１１６ｂの部分は、上下方向の対流も生じ易く、冷却効果が高くなっているので、この大きく迂回して伝熱される過程で熱が放熱され、シェード２０の取付部２１ａ，２１ｂやレンズ３０の取付構造３３ａ，３３ｂ、さらにハウジング取付部１１８ａ，１１８ｂに熱が伝わることを抑制することができる。
この結果、シェード２０の取付部２１ａ，２１ｂやレンズ３０の取付構造３３ａ，３３ｂ、さらにハウジング取付部１１８ａ，１１８ｂに伝わる熱による変形や熱劣化を効率よく抑制することができる。

また、溝１１６ａ，１１６ｂは光源搭載部１１１に隣接しているので光源搭載部１１１の熱を効率よく放熱するため、光源搭載部１１１を通じて半導体型光源１２自体の温度上昇も抑制できるため、半導体型光源１２の温度上昇に伴う発光効率の低下を抑制することができる。

以上、実施形態を用いて本発明を説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されないことは言うまでもない。上記実施形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。またその様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

１ 灯具ユニット
１０ ヒートシンク
１１ａ，１１ｂ 固定部
１２ 半導体型光源
１２ａ 発光チップ
１２ｂ 基板
２０ シェード
２１ａ，２１ｂ シェード取付部
３０ レンズ（光学部材）
３１ レンズ部
３２ａ，３２ｂ 脚部
３３ａ，３３ｂ 取付構造
４０ａ，４０ｂ スクリュー
１１０ 載置面
１１１ 光源搭載部
１１２ 光源取付構造
１１３ａ、１１３ｂ 脚部搭載部
１１４ 放熱フィン
１１５ａ、１１５ｂ 架橋部
１１６ａ、１１６ｂ 溝（溝部）
１１７ａ、１１７ｂ 補強板部
１１８ａ、１１８ｂ ヒートシンク取付部
１１９ 補強リブ
５ ハウジング
５１ ボス
５２ スクリュー
５３ 収容部

Claims (2)

1. アウターレンズとハウジングからなる灯室内に設けられる車両用灯具において、
   光を照射する光源と、
   前記光源からの光を車両前方側に照射する光学部材と、
   前記光源および前記光学部材を載置する載置面と、
   前記載置面の後方に車両後方側に延びる複数の放熱フィンとを有するヒートシンクと、を備え、
   前記光源は前記載置面の光源搭載部に搭載されており、
   前記載置面は前記光源の出射光軸と直交するように設けられており、前記複数の放熱フィンは前記載置面の裏面側に車幅方向に離間するように並んで形成されており、
   前記複数の放熱フィンのうちヒートシンクの端に位置する放熱フィンには前記ヒートシンクを前記ハウジングに取り付けるハウジング取付部が設けられ、
   前記ハウジング取付部は、車両内側においては前記放熱フィンの先端側に形成され、車両外側においては前記放熱フィンの前記載置面側に形成され、該ハウジング取付部によって、前記載置面が、該載置面に搭載された前記光源の出射光軸が車両側方へ向くように、車両軸に対して傾斜した状態で前記ハウジングに取り付けられる、
   ことを特徴とする車両用灯具。
2. 前記ヒートシンクの前記載置面の前記光源搭載部よりも外側部分には、前記光学部材が取り付けられる脚部搭載部が設けられており、
   前記光源搭載部と前記脚部搭載部の間に前記複数の放熱フィン側へ凹んだ溝部が形成されている、ことを特徴とする請求項１に記載の車両用灯具。